nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2020-43-3-364-374nznistu-115Research ArticleРазведка и разработка месторождений полезных ископаемыхExploration and Development of Mineral DepositsФильтрационно-емкостные свойства бурового шлама по данным ядерно-магнитной резонансной релаксометрии и диэлектрической спектроскопииReservoir properties of drill cutting by the nuclear magnetic resonance relaxometry and dielectric spectroscopy dataМезинА. А.MezinA. A.

Мезин Андрей Алексеевич, младший научный сотрудник Лаборатории многомасштабной геофизики

630090, г. Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3

Andrey A. Mezin, Junior Researcher of Laboratory of Multiscale Geophysics

3 Koptug Ave., Novosibirsk 630090, Russia

mezinaa@ipgg.sbras.ruШумскайтеМ. Й.ShumskayteM. Y.

Шумскайте Мария Йоновна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лаборатории многомасштабной геофизики

630090, г. Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3

Mariya Y. Shumskayte, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of Laboratory of Multiscale Geophysics

3 Koptug Ave., Novosibirsk 630090, Russia

shumskaitemi@ipgg.sbras.ruГлинскихВ. Н.GlinskikhV. N.

Глинских Вячеслав Николаевич, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, заведующий Лабораторией многомасштабной геофизики

630090, г. Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3

Vyacheslav N. Glinskikh, Dr. Sci. (Phys. & Math.), Corresponding member of the Russian Academy of Sciences, Head of Laboratory of Multiscale Geophysics

3 Koptug Ave., Novosibirsk 630090, Russia

glinskikhvn@ipgg.sbras.ruГоликовН. А.GolikovN. A.

Голиков Никита Александрович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лаборатории многомасштабной геофизики

630090, г. Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3

Nikita A. Golikov, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of Laboratory of Multiscale Geophysics

3 Koptug Ave., Novosibirsk 630090, Russia

golikovna@ipgg.sbras.ruЧерноваЕ. С.ChernovaE. S.

Чернова Елена Сергеевна, магистрант

630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Elena S. Chernova, Master Degree Student

1 Pirogov St., Novosibirsk 630090, Russia

ellenchernova@yandex.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНовосибирский национальный исследовательский государственный университетРоссияNovosibirsk National Research State UniversityRussian Federation202007102020433364374Copyright © Мезин А.А., Шумскайте М.Й., Глинских В.Н., Голиков Н.А., Чернова Е.С., 20202020Мезин А.А., Шумскайте М.Й., Глинских В.Н., Голиков Н.А., Чернова Е.С.Mezin A.A., Shumskayte M.Y., Glinskikh V.N., Golikov N.A., Chernova E.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/115

Цель описанного исследования заключалась в расширении возможностей применения методов ядерно-магнитной резонансной релаксометрии и диэлектрической спектрометрии на примере совместной интерпретации данных этих методов для оперативного получения дополнительной петрофизической информации о свойствах и структуре порового пространства бурового шлама. Актуальность работы обусловлена тем, что данные, полученные на буровом шламе при помощи комплекса этих методов, могут использоваться в качестве опорной (начальной) информации при интерпретации данных геофизических исследований скважин до проведения детальных петрофизических исследований керна или при его отсутствии в интервале отбора. Объектом исследования служили образцы бурового шлама с месторождений Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции на предмет определения их фильтрационно-емкостных свойств при насыщении разными флюидами методами импульсной ядерно-магнитной резонансной релаксометрии и диэлектрической спектрометрии. В рамках экспериментальных исследований выполнены ядерно-магнитные резонансные измерения образцов керна разной степени дискретизации для определения их фильтрационно-емкостных свойств в зависимости от степени измельчения. Показано, что результаты не зависят от размерности частиц измеряемого образца и согласуются с результатами стандартных петрофизических исследований. Установлены зависимости пористости от типа насыщающего флюида. На основе данных метода диэлектрической спектроскопии определено значение комплексной диэлектрической проницаемости образцов, которое показывает, как изменяется степень насыщения в зависимости от флюида и что происходит в поровом пространстве. Совместная интерпретации результатов данных этих двух методов позволяет получить дополнительную информацию о фильтрационно-емкостных свойствах бурового шлама и использовать ее в качестве априорной информации о свойствах пласта-коллектора.

The purpose of the study is to extend the use of nuclear magnetic resonance relaxometry and dielectric spectrometry methods. This is realized through a complex interpretation of the data by the above methods to timely provide additional petrophysical information about the drill cuttings pore space properties and structure. The relevance of the study is that the data on the drill cuttings obtained by the NMR method can be used as prior information in the logging data interpretation before a detailed petrophysical study of the core sample or in case of the core absence in the sampling interval. The objects of study are the drill cuttings samples from the fields of the West Siberian oil-and-gas province. The samples are saturated with different fluids, and their reservoir properties are determined by the nuclear magnetic resonance and dielectric spectrometry methods. As part of the experimental research, nuclear magnetic resonance investigations of the core samples of different discretization degrees have been carried out to determine the reservoir properties of the samples depending on the degree of their particle size reduction. It has been shown that the obtained results do not depend on the particle size of the measured sample and are consistent with the results of the standard petrophysical studies. The relationship between the porosity and the saturating fluid type has been established. Based on the data obtained by the dielectric spectroscopy method, the study has determined the value of the complex dielectric constant that shows how the degree of saturation changes depending on the fluid, and what happens in the pore space. The complex interpretation of the results obtained by the two methods provides additional information on the drill cuttings reservoir properties that can be used as a priori information on the formation properties.

буровой шламкомплексная диэлектрическая проницаемостьрелаксационные характеристикифильтрационно-емкостные свойстваядерно-магнитный резонансdrill cuttingscomplex dielectric constantrelaxation characteristicsreservoir propertiesnuclear magnetic resonanceReferencesАксельрод С.М. Современные тенденции в геолого-технологических исследованиях, проводимых в процессе бурения скважин (по материалам зарубежной литературы) // Каротажник. 2015. № 6. С. 77–110.Akselrod SM. Up-to-date trends in geologic and engineering surveys (mud logging) while drilling (based on foreign publications). Karotazhnik. 2015;6:77–110. (In Russ.)Белорай Я.Л., Кононенко И.Я. Использование ядерно-магнитных исследований для геоинформационного обеспечения строительства скважин // Каротажник. 2006. № 1. С. 53–65.Beloray YaL, Kononenko IYa. Use of nuclear-magnetic researches for geoinformation support of well construction. Karotazhnik. 2006;1:53–65. (In Russ.)Мезин А.А., Шумскайте М.Й., Голиков Н.А., Бурухина А.И. Связь комплексной диэлектрической проницаемости нефти с ее физико-химическими свойствами и ЯМР-характеристиками // Геофизические технологии. 2019. № 4. С. 24–34. https://doi.org/10.18303/2619-1563-2019-4-24Mezin AA, Shumskayte MY, Golikov NA, Burukhina AI. Relation of integrated dielectric permeability of oil with its physical and chemical properties and NMR characteristics. Geofizicheskie tekhnologii = Russian Journal of geophysical technologies. 2019;4:24–34. (In Russ.) https://doi.org/10.18303/2619-1563-2019-4-24Shumskayte M.Y., Glinskikh V.N. Relation of NMR parameters with specific surface and resistivity of shaly sandstone and siltstone samples: experimental study // Russian Geology and Geophysics. 2016. Vol. 57. Iss 10. P. 1509–1544. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.01.019Shumskayte MY, Glinskikh VN. Relation of NMR parameters with specific surface and resistivity of shaly sandstone and siltstone samples: experimental study. Russian Geology and Geophysics. 2016;57(10):1509–1544. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.01.019Шумскайте М.Й., Глинских В.Н., Бортникова С.Б., Харитонов А.Н., Пермяков В.С. Лабораторное изучение жидкостей, выносимых из скважины, методом ЯМР-релаксометрии // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 2. С. 59–66.Shumskayte MY, Glinskikh VN, Bortnikova SB, Kharitonov AN, Permyakov VS. NMR-relaxometry laboratory study of fluids carried out of boreholes. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2017;328(2):59–66. (In Russ.)Howard J.J. Quantitative estimates of porous media wettability from proton NMR measurements // Magnetic Resonance Imaging. 1998. Vol. 16. Iss. 5-6. P. 529–533. https://doi.org/10.1016/S0730-725X(98)00060-5Howard JJ. Quantitative estimates of porous media wettability from proton NMR measurements. Magnetic Resonance Imaging. 1998;16(5-6):529–533. https://doi.org/10.1016/S0730-725X(98)00060-5Toumelin E., Torres-Verdin C., Bona N. Improving petrophysical interpretation with wide-band electromagnetic measurements // SPE Journal. 2008. Vol. 13. Iss. 2. P. 205–215. https://doi.org/10.2118/96258-PAToumelin E, Torres-Verdin C, Bona N. Improving petrophysical interpretation with wide-band electromagnetic measurements. SPE Journal. 2008;13(2):205–215. https://doi.org/10.2118/96258-PAMirotchnik K., Kryuchkov S., Strack K. A novel method to determine NMR petrophysical parameters from drill cuttings // SPWLA 45 th annual logging symposium: proc. of the conf. Noordwijk, 2004. 15 p.Mirotchnik K, Kryuchkov S, Strack K. A novel method to determine NMR petrophysical parameters from drill cuttings. In: SPWLA 45 th annual logging symposium: proc. of the conf. Noordwijk; 2004. 15 p.Королев Н.Ю., Харисов Р.Ф., Степаненков Л.Е. Определение фильтрационно-емкостных свойств выбуренной породы (шлама) с помощью ядерно-магнитного релаксометра MST // Каротажник. 2009. № 9. С. 332–340.Korolev NYu, Kharisov RF, Stepanenkov LE. Evaluation of drilled-out rock filtration and capacity properties by a nuclear magnetic relaxation meter MST. Karotazhnik. 2009;9:332–340. (In Russ.)Мухидинов Ш.В., Ибрагимова С.В. Петрофизические исследования в процессе бурения скважин для обеспечения геологической интерпретации данных ГИС // Каротажник. 2010. № 7. С. 95–102.Mukhidinov ShV, Ibragimova SV. Petrophysical investigations while drilling boreholes for the purpose of providing geologic interpretation of well logs. Karotazhnik. 2010;7:95–102. (In Russ.)Керимов А-Г. Г. Методы оценки коэффициента пористости глинистых коллекторов в отложениях палеогена на площадях восточного Ставрополья // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. 2007. № 4. С. 5–9.Kerimov AGG. Methods for assessing the porosity ratio of clay reservoirs in Paleogene sediments in the eastern Stavropol areas. Vestnik Severo-Kavkazskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Newsletter of North-Caucasus Federal University. 2007;4:5–9. (In Russ.)Вавилин В.А., Галиев Т.Р., Кунакасов А.А., Романов Ю.К., Сорокина Е.В. Опыт ЯМР-исследований структуры порового пространства пород из месторождений с трудноизвлекаемыми запасами // Петрофизика сложных коллекторов: проблемы и перспективы 2015: сб. статей. М.: EAGE, 2015. С. 259–274.Vavilin VA, Galiev TR, Kunakasov AA, Romanov YuK, Sorokina EV. NMR study of the pore space structure for the rocks of the fields with hard-to-extract reserves. In: Petrofizika slozhnykh kollektorov: problemy i perspektivy 2015 = Petrophysics of complicated reservoirs: problems and prospects 2015. Moscow: EAGE; 2015. p.259–274. (In Russ.)Kovaleva L.A., Minnigalimov R.Z., Zinnatullin R.R. Investigation of dielectric and rheological characteristics of water-oil emulsions // High Temperature. 2008. Vol. 46. Iss. 5. P. 728–730. https://doi.org/10.1134/S0018151X08050210Kovaleva LA, Minnigalimov RZ, Zinnatullin RR. Investigation of dielectric and rheological characteristics of water-oil emulsions. High Temperature. 2008;46(5):728–730. https://doi.org/10.1134/S0018151X08050210Zinnatullin R.R., Fatkhullina Yu.I., Kamaltdinov I.M. Investigation of formation of an adsorption film by high-frequency dielectric spectrometry // High Temperature. 2012. Vol. 50. Iss. 2. P. 298–299. https://doi.org/10.1134/S0018151X1202023XZinnatullin RR, Fatkhullina YuI, Kamaltdinov IM. Investigation of formation of an adsorption film by high-frequency dielectric spectrometry. High Temperature. 2012;50(2):298–299. https://doi.org/10.1134/S0018151X1202023XCosenza P., Ghorbani A., Revil A., Zamora M., Schmutz M., Jougnot D., et al. A physical model of the low-frequency electrical polarization of clay rocks // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2008. Vol. 113. Iss. B8. P. 1–9. https://doi.org/10.1029/2007JB005539Cosenza P, Ghorbani A, Revil A, Zamora M, Schmutz M, Jougnot D, et al. A physical model of the low-frequency electrical polarization of clay rocks. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2008;113(B8):1–9. https://doi.org/10.1029/2007JB005539Lesmes D.P., Morgan F.D. Dielectric spectroscopy of sedimentary rocks // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2001. Vol. 106. Iss. B7. P. 13329–13346. https://doi.org/10.1029/2000JB900402Lesmes DP, Morgan FD. Dielectric spectroscopy of sedimentary rocks. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2001;106(B7):13329–13346. https://doi.org/10.1029/2000JB900402Martinez A., Byrnes A.P. Modeling dielectric-constant values of geologic materials: an aid to ground-penetrating radar data collection and interpretation // Current Research in Earth Sciences. 2001. Vol. 247. Iss. 1. P. 1–16.Martinez A, Byrnes AP. Modeling dielectric-constant values of geologic materials: an aid to ground-penetrating radar data collection and interpretation. Current Research in Earth Sciences. 2001;247(1):1–16.Аксельрод С.М. Новые тенденции в диэлектрическом каротаже (по материалам зарубежной печати) // Каротажник. 2012. №. 4. С. 78–112.Akselrod SM. New trends in dielectric logging (based on foreign publications). Karotazhnik. 2012;4:78–112. (In Russ).Lapina A.S., Bobrov P.P., Golikov N.A., Repin A.V., Shumskayte M.Y. Hysteresis of the NMR response and the complex relative permittivity of the quartz granules powders and solid sandstones during the water imbibition and drainage // Measurement Science and Technology. 2017. Vol. 28. Iss. 1. P. 014007. https://doi.org/10.1088/1361-6501/28/1/014007Lapina AS, Bobrov PP, Golikov NA, Repin AV, Shumskayte MY. Hysteresis of the NMR response and the complex relative permittivity of the quartz granules powders and solid sandstones during the water imbibition and drainage. Measurement Science and Technology. 2017;28(1):014007. https://doi.org/10.1088/1361-6501/28/1/014007Coates J., Xiao L., Prammer M. NMR logging. Principles and applications. Houston: Gulf Publishing Company, 1999. 342 p.Coates J, Xiao L, Prammer M. NMR logging. Principles and applications. Houston: Gulf Publishing Company; 1999. 342 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.